PANORAMA-Radio Projecto QREN

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Cláudio João Guilherme Freire Fragoso
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1 Desenvolvimento de um Sistema de Telecomunicações Sustentado em Plataformas Ópticas e de Rádio Avançadas com Gestão Integrada Paulo Jesus paulo-j-jesus@ptinovacao.pt Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) Este documento é propriedade intelectual da PT e fica proibida a sua utilização ou propagação sem expressa autorização escrita.

pt Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) 03.11.

2 Índice Pág 02 Introdução 05 Estado de Arte 08 Requisitos 10 Implementação 16 Testes 23 Aplicações 25 Conclusões Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

3 1 Introdução Enquadramento e Objectivos Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

4 1 Introdução Enquadramento e Objectivos Projecto Panorama-Rádio Subprojecto do Projecto Panorama umbrela Programa QREN (01/2009 a 12/2010) Consórcio: PT Inovação e UA/IT. Esforço PT Inovação: 60 PM Investimento total : Motivação Aposta em soluções rádio avançadas e eficientes PTP para a componente de backhaul nas bandas licenciadas. A inexistência de infra-estruturas de backhaul com capacidades adequadas para suportar os exigentes débitos agregados das tecnologias 4G; Rapidez de deployment (caso de operadores móveis não incumbentes) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

942 Motivação Aposta em soluções rádio avançadas e eficientes PTP para a componente de backhaul nas bandas licenciadas.

5 1 Introdução Enquadramento e Objectivos Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

6 1 Introdução Enquadramento e Objectivos Objectivos Desenvolver um equipamento rádio de backhaul ponto-a-ponto eficiente e convergente com a evolução das plataformas rádio: Arquitectura de hardware em full-outdoor; Operação na banda licenciada de 18 GHz, de acordo com as normas ETSI/ITU-R. Maximização do ganho do sistema (máxima potencia de transmissão versus máxima sensibilidade de recepção) Maximização da eficiência espectral Implementação de técnicas que melhorem o rendimento dos front-ends RF comuns caracterizados por uma elevada não linearidade, pelo que se torna inviável a sua utilização eficiente para técnicas de modulação de envolvente não constante e de elevada eficiência espectral Industrialização da solução rádio em tecnologia MMIC (Monolithic microwave integrated circuit ) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

Maximização do ganho do sistema (máxima potencia de transmissão versus máxima sensibilidade de recepção) Maximização da eficiência espectral Implementação de técnicas que melhorem o rendimento dos

7 2 Estado de Arte Tendências Tecnológicas Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

arquitectura de rede plana e all-ip; Outras técnicas importantes: MIMO e

8 2 Estado de Arte Tendências Tecnológicas Tendências Tecnológicas No caminho para as redes da próxima geração: Convergência em OFDM/OFDMA e numa arquitectura de rede plana e all-ip; Outras técnicas importantes: MIMO e beamforming, AMC, HARQ, Códigos Turbo e LDPC Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

9 2 Estado de Arte Tendências Tecnológicas Evolução das Soluções de Backhaul Canais de LB elevada (56 MHz ou 80 MHz); ACM; Link aggregation; Diversidade de polarização CCDP recorrendo a XPIC; Supressão de cabeçalhos e compressão de pacotes Ethernet; Métodos inteligentes de optimização. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

CCDP recorrendo a XPIC; Supressão de cabeçalhos e compressão de pacotes Ethernet;

10 3 Requisitos Solução de Backhaul Ponto-a-Ponto Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

11 3 Requisitos Solução de Backhaul Ponto-a-Ponto Solução de Backhaul Ponto-a-Ponto Elevada eficiência espectral superior a 5 bit/s/hz (numa única polarização); Canais com LB e nível de modulação elevado 56 MHz, 256 QAM; Arranjo de canais conforme os planos definidos nas normas ITU-R e/ou CEPT/ERC; Maximização da potência de transmissão e sensibilidade de recepção; Interfaces de tráfego de dados: Ethernet 10/100/1000 Mbit/s, PDH e SDH; QoS Classificação, prioritização e escalonamento de pacotes; Códigos FEC avançados para correcção de erros (códigos turbo ou LDPC); Latência inferior a 5 ms; Minimização do consumo de potência (possível utilização painéis fotovoltaicos). Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

Interfaces de tráfego de dados: Ethernet 10/100/1000 Mbit/s, PDH e SDH; QoS Classificação, prioritização e escalonamento de pacotes; Códigos FEC avançados para correcção de erros

12 4 Implementação Vista Global Esquemas de Desenvolvimento Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

4 Implementação Vista Global Interligação WTP-GbE SNT-M A unidade full-outdoor (WTP-GbE) será interligada a um EMILO-SNT Modular: Multiplexagem/desmultiplexagem dos diversos tipos de tráfego numa

13 4 Implementação Vista Global Interligação WTP-GbE SNT-M A unidade full-outdoor (WTP-GbE) será interligada a um EMILO-SNT Modular: Multiplexagem/desmultiplexagem dos diversos tipos de tráfego numa única interface GbE em fibra óptica; Separação entre o tráfego de dados e gestão através de tags VLAN; A alimentação da unidade WTP-GbE segue via cabo separado. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

única interface GbE em fibra óptica; Separação entre o tráfego de dados e gestão através de tags VLAN;

4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento Unidade Full-Outdoor Diagrama de Blocos Funcional SoC PVG610X possui um controlador interno de AMC, permite configuração em hot-standby e em co-canal em

14 4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento Unidade Full-Outdoor Diagrama de Blocos Funcional SoC PVG610X possui um controlador interno de AMC, permite configuração em hot-standby e em co-canal em dupla polarização com recurso a XPIC: Permite velocidades de transmissão até 350 Mb/s com uma única polarização ou até 700 Mb/s em modo de polarização dual com XPIC. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

polarização com recurso a XPIC: Permite velocidades de transmissão até 350 Mb/s com uma única

15 4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento SoC PVG610X Diagrama de Blocos Funcional Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

16 4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento Placa BB/IF Transmissão Placa BB/IF Recepção Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

17 4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento PVG610X Foto de kit de desenvolvimento (configuração back-to-back) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

18 4 Implementação Esquemas de Desenvolvimento Placa RF Diagrama de Blocos Funcional Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

19 5 Testes Velocidades de Transmissão e Latência Simulações em ADS Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

20 5 Testes Velocidades de Transmissão e Latência PVG9610 Development Kits da Provigent Testes Ethernet (equipamento: N2X da Agilent) Pacotes de 64 Bytes Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

Ethernet (equipamento: N2X da Agilent) Pacotes de

21 db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Filtros IF Transmissão Passa-Banda 850 MHz m1 freq= 850.0MHz db(s(2,1))= Forward Transmission, m1 db C11 C pf freq, GHz m1 m2 m3 m4 freq= 830.0MHz freq= 840.0MHz freq= 855.0MHz freq= 865.0MHz db(s(2,1))= db(s(2,1))= db(s(2,1))= db(s(2,1))= m1m2 m3m4 0 L10 3 nh C18 6,8 pf C1x 3-10 pf C17 22 pf C10 15 pf 0.47 pf L9 3.3 nh C2x 2-6 pf C pf L8 3.3 nh C15 L6 3.3 nh 22 pf C14 15 pf C3x 3-10 pf C16 L7 3 nh 6.8 pf freq, GHz Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Filtros IF Recepção Passa-Banda 650 MHz 0-20 -40-60 -80-100 -120-140 -160 m1-180 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.

22 db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Filtros IF Recepção Passa-Banda 650 MHz m freq, GHz m1 freq= 650.0MHz db(s(2,1))= m1 freq= 630.0MHz m2 freq= 640.0MHz m3 freq= 650.0MHz m4 freq= 660.0MHz db(s(2,1))= db(s(2,1))= db(s(2,1))= db(s(2,1))= m1m2m3m4 C pf C pf L1 4.7 nh C1 6,8 pf C2x 3-10 pf C2 18 pf C3 18 pf L2 5.6 nh C3x 2-6pF C5 5.6 pf L3 5.6 nh C8 L4 5.6 nh 18 pf C7 18 pf C1x 3-10 pf L5 4.7 nh C9 6.8 pf freq, MHz Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

23 5 Testes Simulações em ADS Filtros RF - Osciladores Locais Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

Mag. [db] Mag. [db] PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS DC Blocks 18 GHz m1 freq= 18.33GHz db(dcblock18g_mom..s(2,1))=-0.518 m1 0 9 GHz m2 freq= 4.500GHz db(dcblock9gv2_mom_a.

24 Mag. [db] Mag. [db] PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS DC Blocks 18 GHz m1 freq= 18.33GHz db(dcblock18g_mom..s(2,1))= m1 0 9 GHz m2 freq= 4.500GHz db(dcblock9gv2_mom_a..s(2,1))= Frequency m1 freq= 9.003GHz db(dcblock9gv2_mom_a..s(2,1))= m m Frequency Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

db(s(2,1)) db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Acoplador Direccional 30 db m1 freq= 18.50GHz db(s(2,1))=-30.222-30.0 m1-30.5-31.0-31.5-32.0-32.5-33.0-33.5-34.

25 db(s(2,1)) db(s(2,1)) db(s(2,1)) PANORAMA-Radio Projecto QREN 5 Testes Simulações em ADS Acoplador Direccional 30 db m1 freq= 18.50GHz db(s(2,1))= m dB freq, GHz m1 freq= 18.50GHz db(s(2,1))= db m1 freq= 18.50GHz db(s(2,1))= m m freq, GHz freq, GHz Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

26 6 Aplicações Cenários de Referência Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

27 6 Aplicações Cenários de Referência Cenários de Referência Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

28 7 Conclusões Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

29 7 Conclusões (I) Suporte de vários tipos de tráfego sobre Ethernet: Migração para arquitectura all-ip, mantendo conectividade com infra-estruturas de redes tradicionais (PDH e SDH); Tendência do mercado passará por soluções full-outdoor a curto ou médio prazo Maior eficiência, maior facilidade e redução de custos; Zero footprint; Minimização do consumo de potência. Interligação de fibra óptica permite: Maiores distâncias entre a unidade full-outdoor e a plataforma de serviços; Maior protecção face a descargas eléctricas; Óptima resistência a interferências de fontes externas. Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

30 7 Conclusões (II) Trabalho Futuro As seguintes configurações estão em roadmap numa 2ª fase: Suportar outras bandas de frequências ITU-R (ex. 24 GHz) Operação em modo co-canal em polarização dupla CCDP (2+0) com recurso a XPIC; Esquemas de protecção de HW (1+1) hot-stanby. Esquemas de diversidade (espacial, polarização) Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR)

31 Executado por: Paulo Jesus Desenvolvimento de Sistemas de Rede (DSR) Este documento é propriedade intelectual da PT e fica proibida a sua utilização ou propagação sem expressa autorização escrita.

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